DE3521448C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen solarbetriebenen Adsorp­ tionskühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solar powered adsorp tion cooler according to the preamble of claim 1.

Eine Nutzung solarer Energie ist beispielsweise über Sorptionskühlprozesse möglich. In der Fachwelt gelten vornehmlich zwei Prozesse als aussichts­ reich (siehe z. B. P. J. Wilbur et. al. Solarenergie, Volumen 18, Seite 569 bis 576, Pergamonpress 1976). Es handelt sich dabei um die kontinuierlich arbeitenden Sorptionsprozesse mit den Stoffpaarungen LiBr/Wasser und Wasser/Ammoniak, wobei von ersterem höhere Wirkungsgrade erwartet werden. Da nur tagsüber Solarwärme als Primär­ energie zur Verfügung steht, die Kühlwirkung jedoch auch abends und nachts notwendig ist, muß entweder die Primär­ energie oder die erzeugte Kälte in separaten Systemkom­ ponenten gespeichert werden. Dies erfolgt auf der Primär­ energieseite in heißen Öl- oder Wasserspeichern und auf der Kälteseite in Form von kaltem Wasser oder in Form zwi­ schengespeicherten Kältemittels. Die Umwandlung der Sonnen­ energie zu Primärenergie für den Sorptionsprozess erfolgt entweder in beschichteten Flachkollektoren oder mittels konzentrierender Systeme. Die Prozessabwärme wird in der Regel an Kühlwasser, das in speziellen Kühltürmen rückge­ kühlt werden muß, abgegeben. Eine Wärmeabgabe an Luft reduziert die Leistungsfähigkeit der Systeme deutlich. Bei extrem hohen Umgebungstemperaturen ist ein reibungs­ loser Funktionsablauf nicht gewährleistet.One example is the use of solar energy possible via sorption cooling processes. In the Experts consider two processes as promising rich (see e.g. P.J. Wilbur et. al. solar energy, Volume 18, pages 569 to 576, Pergamonpress 1976). These are the continuously working ones Sorption processes with the material pairings LiBr / water and Water / ammonia, with the former having higher efficiencies to be expected. Because solar heat is the primary only during the day energy is available, but so is the cooling effect in the evening and at night is necessary either the primary energy or the cold generated in separate system comm components can be saved. This is done on the primary energy side in hot oil or water storage and on the Cold side in the form of cold water or in the form of two stored refrigerant. The transformation of the suns energy to primary energy for the sorption process either in coated flat collectors or by means of concentrating systems. The process waste heat is in the  Rule of cooling water returned in special cooling towers must be cooled. A heat release in air significantly reduces the performance of the systems. At extremely high ambient temperatures is a friction loose functionality is not guaranteed.

Neben dem eigentlichen Sorptionsapparat ist mithin ein zum Teil beträchtlicher technischer Aufwand für die Speicherung von Primärenergie oder Kälte erforderlich. Zum Antrieb von Lösungsmittelpumpen bzw. Umwelt- und Förderpumpen sind mechanische Hilfsenergien unerläßlich. Solarbetriebene Sorptionsapparate sind aufgrund des hohen technischen Aufwandes nicht wirtschaftlich.In addition to the actual sorption apparatus, there is therefore a sometimes considerable technical effort for the Storage of primary energy or cold required. To drive solvent pumps or environmental and Feed pumps are essential mechanical auxiliary energies. Solar powered sorbents are due to the high technical effort not economical.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen wirtschaftlich arbei­ tenden solarbetriebenen Adsorptionsapparat anzugeben, mit dem eine einfache Speicherung der erzeugten Kälte möglich ist.The object of the invention is to work economically tendency to indicate solar powered adsorbent with which simple storage of the cold generated is possible.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein periodisch arbeitender Zeolith-Sorptionsapparat mit einem Solar­ kollektor direkt gekoppelt wird. Der gesamte Sorptions­ apparat besteht dabei aus dem Solarkollektor, der mit dem Stoffpaar Zeolith/Wasser gefüllt ist, einem Umschalt­ organ, einem ersten und einem zweiten luftgekühlten Kon­ densator und einem ersten und zweiten Kondensatbehälter. Bei Sonneneinstrahlung auf den Solarkollektor wird aus der Zeolithfüllung Wasserdampf ausgetrieben, in einem ersten luftgekühlten Kondensator verflüssigt und einem ersten Kondensatbehälter als Kondensat gesammelt. In Zeiten ohne Sonnen­ einstrahlung kühlt sich die Zeolithfüllung ab und saugt aus dem ersten Kondensatbehälter Wasserdampf an. Das Kondensat kühlt sich dadurch ab und gefriert schließlich zu Eis. Bei erneuter Sonneneinstrahlung wird zunächst mit Hilfe des Umschaltorgans der Dampfweg vom Solarkollektor zum ersten Kondensator verschlossen und zum zweiten Konden­ sator und Kondensatbehälter geöffnet. Der nunmehr aus der Zeolithfüllung ausgetriebene Dampf kondensiert im zweiten Kondensator und tropft in den zweiten Kondensatbe­ hälter. Auf die Eisfüllung im ersten Kondensatbehälter hat dieser Vorgang keinen Einfluß. Bei der nun folgenden Auskühlung des Solarkollektors wird Dampf aus dem zweiten Kondensatbehälter adsorbiert. Durch den Verdampfungs­ vorgang gefriert auch dessen Wasserfüllung zu Eis.The object is achieved in that a periodic working zeolite sorption apparatus with a solar collector is coupled directly. The entire sorption Apparatus consists of the solar collector with the zeolite / water pair is filled, a switch organ, a first and a second air-cooled con capacitor and a first and second condensate tank. At Solar radiation on the solar collector is from the Zeolite filling expelled steam, in a first air-cooled condenser and a first liquefied Condensate tank collected as condensate. In times without sun The zeolite filling cools down and absorbs Steam from the first condensate container. The condensate This cools down and finally freezes to ice. When the sun is shining again, first use of the switching device the steam path from the solar collector to first capacitor closed and the second condenser sator and condensate tank open. The now from the  The steam expelled from the zeolite condenses in the second condenser and drips into the second condensate holder. Has the ice filling in the first condensate container this process has no influence. With the following Cooling of the solar collector is steam from the adsorbed second condensate container. Through the evaporation the process also freezes its water filling to ice.

Die in den beiden Kondensatbehältern gespeicherte Kälte kann über Wärmetauscher entnommen werden. Mit dem erfindungs­ gemäßen Solarkühler ist eine permanente Nutzung der einfallenden Solarstrahlung möglich. Die erzeugte Kälte ist in den Kondensatbehältern in Form von Eis gespeichert und bei Bedarf auch mit sehr hoher Leistung zu entnehmen. Die für jeden periodisch ablaufenden Sorptionsprozess notwendige abwechselnde Erhitzung und Abkühlung der Zeolithfüllung erfolgt völlig selbstregulierend. Tags­ über wird die Zeolithfüllung durch die Solarstrahlung erhitzt, nachts durch Abstrahlung und Wärmeleitung an die Umgebung gekühlt. Zusätzliche Kühl- oder Heizsysteme sind nicht notwendig. Auch die Kondensationswärme kann ohne Zwischenschalten eines Kühlwasserkreislaufs an die Umgebungsluft abgeführt werden. Eine Montage der Konden­ satoren im Schatten des Kollektors ist völlig ausrei­ chend. Das Umschaltorgan kann aus thermostatisch gesteuer­ ten Ventilen bestehen. Auf zusätzliche Hilfsenergien kann dann gänzlich verzichtet werden. Der Solarkühler kann als komplette Einheit hergestellt, gefüllt, eva­ kuiert und transportiert werden. Am Einsatzort sind lediglich die Solarkollektoren nach der optimalen Sonnen­ einstrahlungsrichtung auszurichten und die Kondensatbehälter an das vorhandene Kühlsystem anzuschließen.The cold stored in the two condensate tanks can can be removed via heat exchangers. With the fiction modern solar cooler is a permanent use of the incident solar radiation possible. The cold generated is stored in the condensate tanks in the form of ice and can also be removed with very high power if required. The for each periodic sorption process necessary alternating heating and cooling of the Zeolite filling is completely self-regulating. Tags over the zeolite filling by the solar radiation heated, at night due to radiation and heat conduction the environment cooled. Additional cooling or heating systems are not necessary. The heat of condensation can also without the interposition of a cooling water circuit Ambient air can be removed. An assembly of the condens sensors in the shadow of the collector is completely sufficient chatting. The switching device can be controlled thermostatically valves. On additional auxiliary energy can then be dispensed with entirely. The solar cooler can be manufactured as a complete unit, filled, eva be shipped and shipped. Are on site only the solar panels after the optimal sun direction of radiation and the condensate tank to connect to the existing cooling system.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Solarkollektor besteht aus gewölbten Spiegeln 1, die das einfallende Sonnenlicht auf die mit Zeolith 2 ge­ füllten Röhren 3 kollimieren. Von den Röhren 3 führen Dampfkanäle zu einem Umschaltorgan 4, welches den Dampfweg zu jeweils einem der beiden luftgekühlten Kondensatoren 5 freigibt bzw. verschließt. Die Konden­ satoren 5 münden in zwei isolierte Kondensatbehälter 6, die zwei Wärmetauscher 7 und einen größeren Wasservorrat 8 enthalten.The drawing shows an embodiment of the invention. The solar collector consists of curved mirrors 1 , which collimate the incident sunlight on the ge filled with zeolite 2 tubes 3 . Steam ducts lead from the tubes 3 to a switching element 4 , which opens or closes the steam path to one of the two air-cooled condensers 5 . The condensers 5 open into two insulated condensate containers 6 , which contain two heat exchangers 7 and a larger water supply 8 .

Claims (8)

1. Solarkühler, bestehend aus einem Solarkollektor, gefüllt mit einem Adsorptionsmit­ tel zur abwechselnden Ad- und Desorption von Arbeits­ mitteldampf,
zwei luftgekühlten Kondensatoren,
zwei Kondensatbehältern und
einem Umschaltorgan,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die beiden Kondensatoren über das Umschaltorgan alternativ mit dem Solarkollektor verbunden sind und an jeden Kondensator ein isolierter Kondensatbehälter angeschlossen ist.
1. solar cooler, consisting of a solar collector, filled with an adsorbent for alternating adsorption and desorption of working medium vapor,
two air-cooled condensers,
two condensate tanks and
a switching device,
characterized,
  • - That the two capacitors are alternatively connected to the solar collector via the switching element and an insulated condensate container is connected to each capacitor.
2. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
  • - daß als Adsorptionsmittel Zeolithe vom Kristall-Typ A, X oder Y und als Arbeitsmittel Wasser verwendet werden.
2. Solar cooler according to claim 1, characterized
  • - That zeolites of crystal type A, X or Y and water are used as the adsorbent.
3. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Solarkollektor gewölbte Spiegel enthält, die das einfallende Sonnenlicht kolliminieren.
3. Solar cooler according to claim 1, characterized in
  • - That the solar collector contains curved mirrors that collimate the incident sunlight.
4. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Adsorptionsmittel in einer Glasröhre unter­ gebracht ist.
4. Solar cooler according to claim 1, characterized in
  • - That the adsorbent is placed in a glass tube.
5. Solarkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Adsorptionsmittel schwarz ist oder zusätzlich lichtadsorbierende Stoffe enthält.
5. Solar cooler according to claim 4, characterized in
  • - That the adsorbent is black or additionally contains light adsorbing substances.
6. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Umschaltorgan aus einem 3-Wege-Ventil besteht.
6. Solar cooler according to claim 1, characterized in
  • - That the switching element consists of a 3-way valve.
7. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Umschaltorgan aus zwei Thermostatventilen be­ steht.
7. Solar cooler according to claim 1, characterized in
  • - That the switching element consists of two thermostatic valves be.
8. Verfahren zum Betrieb des Solarkühlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Adsorptionsmittel durch Sonneneinstrahlung auf Temperaturen über 130°C erwärmt wird und nachts durch Wärmeabstrahlung abkühlen kann.
8. A method of operating the solar cooler according to claim 1, characterized in that
  • - That the adsorbent is heated by sunlight to temperatures above 130 ° C and can cool down at night by heat radiation.
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